高中生物學(xué)概念體系的構(gòu)建及其教學(xué)意義

陳　欣陳英水

（1.福建教育學(xué)院理科研修部，福建 福州 350025；2.晉江第二中學(xué)，福建 晉江 362212）

高中生物學(xué)概念體系的構(gòu)建及其教學(xué)意義

陳欣1陳英水2

（1.福建教育學(xué)院理科研修部，福建 福州 350025；2.晉江第二中學(xué)，福建 晉江 362212）

以“生物2：遺傳與進(jìn)化”模塊為例，用描述概念內(nèi)涵的方式陳述有關(guān)重要概念，并以類似于動(dòng)植物分類檢索表的形式，表示該模塊的重要概念及其與一般概念之間的相互關(guān)系。以期在高中生物學(xué)教學(xué)中，教師能圍繞重要概念這一教學(xué)重點(diǎn)設(shè)計(jì)與實(shí)施科學(xué)探究活動(dòng)，幫助學(xué)生建構(gòu)、理解與應(yīng)用概念，并形成概念體系，提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)以及教師的單元設(shè)計(jì)能力，創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)教學(xué)。

概念體系；重要概念；生物科學(xué)素養(yǎng)；優(yōu)質(zhì)教學(xué)

《義務(wù)教育生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) （2011年版）》（以下簡(jiǎn)稱《義教生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》）有一重大的變化，即明確提出了“關(guān)注重要概念的學(xué)習(xí)”，建議教師圍繞著生物學(xué)重要概念組織并開展教學(xué)活動(dòng)。這標(biāo)志性變化啟示我們應(yīng)該加強(qiáng)高中生物學(xué)重要概念的研究與教學(xué)，緊跟國(guó)內(nèi)外生物學(xué)課程發(fā)展的趨勢(shì)，促進(jìn)高中生物學(xué)課程改革持續(xù)、有效地推進(jìn)。

一、概述生物學(xué)重要概念

《義教生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出：生物學(xué)重要概念處于學(xué)科中心位置，包括了對(duì)生命基本現(xiàn)象、規(guī)律、理論等的理解和解釋，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)及相關(guān)科學(xué)具有重要的支撐作用。由此可見，重要概念的外延較一般的概念更廣，它不僅是概念，還可以是原理、規(guī)律和理論等。同時(shí)，重要概念一般抽象程度較高，屬于上位概念，是生物學(xué)科的主干知識(shí)，它能夠有效地組織起與其他生物學(xué)一般概念以及大量的生物學(xué)事實(shí)之間的相互聯(lián)系，如圖1所示。且在目前科學(xué)發(fā)展水平下，這種對(duì)生命基本現(xiàn)象、規(guī)律、理論等的理解與解釋是正確的。

圖1　重要概念的概念圖

二、例析高中生物學(xué)概念體系的構(gòu)建

（一）遴選重要概念的依據(jù)

根據(jù)《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》（以下簡(jiǎn)稱《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》）的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，遴選高中生物學(xué)重要概念?，F(xiàn)以“生物2：遺傳與進(jìn)化”模塊為例說明。

“生物2：遺傳與進(jìn)化”模塊包括遺傳的細(xì)胞基礎(chǔ)與分子基礎(chǔ)、遺傳基本規(guī)律、生物的變異、人類遺傳病及生物的進(jìn)化等六部分內(nèi)容。選取的概念性知識(shí)主要有減數(shù)分裂和受精作用、DNA分子結(jié)構(gòu)及其遺傳基本功能、遺傳和變異的基本原理及應(yīng)用、現(xiàn)代進(jìn)化理論和物種形成等，有利于學(xué)生從分子水平和細(xì)胞水平理解生命的延續(xù)和發(fā)展；了解生物進(jìn)化及其原因，認(rèn)識(shí)生物多樣性，形成生物進(jìn)化的觀點(diǎn)，樹立正確的自然觀。同時(shí)，幫助學(xué)生了解有關(guān)遺傳變異原理在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展、增進(jìn)人類健康等方面的作用。

從生命系統(tǒng)的角度分析（如圖2），可以將“生物2：遺傳與進(jìn)化”模塊六部分內(nèi)容及選取的概念性知識(shí)概括為“遺傳、變異與進(jìn)化模型”，如圖3所示。

圖2　生命系統(tǒng)模型

圖3　遺傳、變異與進(jìn)化模型

（二）構(gòu)建“生物2：遺傳與進(jìn)化”模塊概念體系

為了能準(zhǔn)確表達(dá)對(duì)“生物2：遺傳與進(jìn)化”模塊重要概念的理解和解釋，根據(jù)人教版《生物·必修2·遺傳與進(jìn)化》中有關(guān)概念的表述，用描述概念內(nèi)涵的方式陳述“生物2：遺傳與進(jìn)化”模塊重要概念，并以阿拉伯?dāng)?shù)字表示重要概念相互之間、與一般概念之間的關(guān)系［1］。

以“2生物通過生殖、發(fā)育和遺傳實(shí)現(xiàn)生命的延續(xù)和種族的繁衍，通過進(jìn)化形成物種多樣性和適應(yīng)性?！睂?duì)生物2：遺傳與進(jìn)化有關(guān)概念性知識(shí)進(jìn)行概括性陳述。

接著，從遺傳的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)、遺傳信息傳遞和改變的規(guī)律、遺傳信息的表達(dá)、遺傳和進(jìn)化與環(huán)境的關(guān)系等四個(gè)方面陳述生物2：遺傳與進(jìn)化模塊中有關(guān)重要概念，并搭建概念體系的框架。

一是DNA和染色體分別是生命系統(tǒng)在分子水平、細(xì)胞水平上的遺傳物質(zhì)和結(jié)構(gòu)。

二是遺傳信息的傳遞和改變是遵循一定規(guī)律的。

三是DNA通過控制蛋白質(zhì)的合成而表達(dá)遺傳信息。蛋白質(zhì)的合成包括轉(zhuǎn)錄和翻譯。

四是生物的遺傳及變異與進(jìn)化和環(huán)境變化是相互作用的。

在第一個(gè)條目之下，進(jìn)一步陳述DNA、DNA與基因、性狀的關(guān)系、染色體、減數(shù)分裂和受精作用等重要概念的內(nèi)涵，體現(xiàn)分子水平和細(xì)胞水平上的遺傳物質(zhì)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的特點(diǎn)。

“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)表明：親代的各種性狀是通過DNA遺傳給后代的。DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)，即DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

1.DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的主要特點(diǎn)是：DNA分子是由兩條鏈組成，這兩條鏈按反向平行方式盤旋成雙螺旋結(jié)構(gòu)；DNA分子中的脫氧核糖和磷酸是交替連接、排列在鏈的外側(cè)，構(gòu)成基本骨架，堿基排列在鏈的內(nèi)側(cè)；兩條DNA分子鏈上的堿基按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則連接成堿基對(duì)。

組成DNA分子的堿基只有4種，但堿基對(duì)的排列順序則千變?nèi)f化。堿基序列的多樣性構(gòu)成了DNA分子的多樣性，DNA分子由此能夠儲(chǔ)存豐富的遺傳信息。堿基的特定的排列順序，則構(gòu)成DNA分子的特異性。DNA分子的多樣性和特異性是生物體多樣性和特異性的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.DNA分子上分布著多個(gè)基因，基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA片段。

（1）基因指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成而實(shí)現(xiàn)控制生物體的性狀。基因控制酶的合成從而控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀?；蜻€能控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)而直接控制生物體的性狀。

（2）基因與性狀之間不是簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系。有些性狀是由多個(gè)基因共同決定的，有的基因可決定或影響多種性狀的。

3.摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)證實(shí)了基因位于染色體上，基因與染色體的行為具有平行關(guān)系。

位于性染色體上的基因控制的性狀在遺傳中總是與性別相關(guān)聯(lián)，這種現(xiàn)象稱為伴性遺傳。”

同理，在其他三個(gè)條目之下還可以進(jìn)一步細(xì)分，分別陳述遺傳信息傳遞和改變的規(guī)律及其應(yīng)用方面的重要概念，如分離定律、自由組合定律、DNA半保留復(fù)制、基因突變、基因重組、染色體變異、生物育種、人類遺傳病、人類基因組計(jì)劃等等。遺傳信息的轉(zhuǎn)錄、翻譯及中心法則等遺傳信息表達(dá)的重要概念，反映生命系統(tǒng)在遺傳和變異過程中DNA、RNA和蛋白質(zhì)等各組分間的相互關(guān)系。以及遺傳和進(jìn)化與環(huán)境的關(guān)系方面的重要概念，如遺傳、變異、生物進(jìn)化、自然選擇、生物的多樣性等。

此外，還可以應(yīng)用概念圖、生物圖表等概念模型形式構(gòu)建概念體系［2］。

三、概念體系構(gòu)建的教學(xué)意義

（一）提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)

教師備課時(shí)梳理重要概念、一般概念以及生物學(xué)事實(shí)及其相互之間的關(guān)系，有利于教師把握教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)深度與廣度。并在教學(xué)過程中，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知水平及教師自身素質(zhì)，圍繞重要概念這一教學(xué)重點(diǎn)，充分利用各種課程資源，應(yīng)用閱讀、思考、討論、演示、講授、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、探究等多種教學(xué)方法，幫助學(xué)生以豐富、形象、生動(dòng)的生物學(xué)事實(shí)為基礎(chǔ)，建構(gòu)、理解與應(yīng)用概念。同時(shí)，有計(jì)劃、有步驟地指導(dǎo)學(xué)生先嘗試以文字描述或概念圖等形式歸納1課時(shí)的重要概念，再嘗試總結(jié)單元的、模塊的、乃至高中生物學(xué)課程的重要概念。通過構(gòu)建不同形式、不同層次的概念性知識(shí)結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生形成概念體系。有利于引導(dǎo)學(xué)生在“做生物學(xué)”的過程中“學(xué)生物學(xué)”“理解生物學(xué)”，并掌握概念性知識(shí)學(xué)習(xí)的方法，這對(duì)提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)具有重要的意義。

（二）促進(jìn)高中生物學(xué)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)

構(gòu)建概念體系有利于促進(jìn)教師研究教材、深入分析教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》的要求，制定切實(shí)可行的教學(xué)目標(biāo)，合理組織各種科學(xué)探究活動(dòng)，幫助學(xué)生習(xí)得生物學(xué)概念的同時(shí)，更為重要的是幫助學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用諸如結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)、生物進(jìn)化等生物學(xué)基本觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)生命世界解釋生命現(xiàn)象；體驗(yàn)歸納與概括、演繹與推理、模型與建模及批判性思維等科學(xué)思維方法；能夠針對(duì)特定的生物學(xué)現(xiàn)象，開展觀察、提問、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施、結(jié)果交流與討論等探究性學(xué)習(xí)。為此，教師有必要提高分析 （Analysis）、設(shè)計(jì)（Design）、開發(fā)（Development）、實(shí)施（Implement）、評(píng)價(jià)（Evaluation）等單元設(shè)計(jì)能力［3］，這對(duì)促進(jìn)高中生物學(xué)的優(yōu)質(zhì)教學(xué)具有重要的意義。

［1］李紅菊，劉恩山.中小學(xué)生物學(xué)課程中生態(tài)學(xué)重要概念的篩選及其表述［J］.生物學(xué)通報(bào)，2010（10）.

［2］陳欣.概念模型在高中生物學(xué)重要概念教學(xué)中的應(yīng)用［J］.中學(xué)生物教學(xué)，2014（10）.

［3］鐘啟泉.學(xué)會(huì)單元設(shè)計(jì)［N］.中國(guó)教育報(bào)，2015-6-12.

G633.91

A

1673-9884（2016）05-0100-03

2016-03-15

教育部2014年重點(diǎn)課題（DHA140330）、2015年福建省社會(huì)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目一般課題（FJ2015B168）

陳欣（1963-），女，福建福州人，福建教育學(xué)院理科研修部副教授。